JP2011006582A - 透明樹脂組成物、及びその成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記、A成分:99〜1重量部とB成分:1〜99重量部からなる透明樹脂組成物、及びその成形体。
A成分:(i)メタクリレート単量体由来の繰り返し単位、(ii)ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位、及び(iii)酸無水物繰り返し単位からなる共重合体。
B成分:AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂。
【選択図】なし
Description
さらに詳しくは、A成分として耐熱アクリル系共重合体、B成分としてAS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂からなる樹脂組成物とその成形体に関する。
特許文献5には、該共重合体とポリアミド樹脂(PA樹脂)との樹脂組成物が開示されている。該樹脂組成物は、PA樹脂の耐熱性、機械強度を損なわずに吸水特性が改良されることが開示されている。
また、特許文献6には、該共重合体とオレフィン系樹脂(PO樹脂)、例えば、エポキシ基含有オレフィン系樹脂との樹脂組成物が開示されている。該樹脂組成物では、該共重合体の熱安定性が改良されることが開示されている。
さらに、特許文献7〜9には、該共重合体とアクリル系樹脂(PMMA樹脂)との樹脂組成物が開示されている。該樹脂組成物では、該共重合体の成形加工性が改良されることが開示されている。
すなわち本発明は、
[1]A成分として、下記式(1)で表されるメタクリレート単量体由来の繰り返し単位:10〜70重量%、下記式(2)で表されるビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位:5〜40重量%、及び下記式(3)又は下記式(4)で表される環状酸無水物繰り返し単位:20〜50重量%を含有する共重合体であって、ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位の含有量(A)と環状酸無水物繰り返し単位の含有量(B)のモル比(B/A)が、1より大きく、10以下の範囲にあり、且つ、該共重合体100重量部に対して残存する単量体の合計が0.5重量部以下である共重合体:99〜1重量部と、
B成分として、AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂:1〜99重量部
とからなる透明樹脂組成物。
[4]A成分の共重合体が、メタクリレート単量体由来の繰り返し単位がメタクリル酸メチル、ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位がスチレン、環状酸無水物繰り返し単位が無水マレイン酸、芳香族基を有するメタクリレート単量体由来の繰り返し単位がメタクリル酸ベンジルからそれぞれ誘導される共重合体よりなることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の透明樹脂組成物。
[5][1]〜[4]のいずれか1項に記載の透明樹脂組成物からなる成形体。
[6]成形体が車両用ランプレンズ、メーターパネル、バイザー及び照明カバーから選ばれるいずれか1つである[5]記載の成形体。
に関する。
A成分として、
下記式(1)で表されるメタクリレート単量体由来の繰り返し単位:10〜70重量%、下記式(2)で表されるビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位:5〜40重量%、及び下記式(3)又は下記式(4)で表される環状酸無水物繰り返し単位:20〜50重量%を含有する共重合体であって、ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位の含有量(A)と環状酸無水物繰り返し単位の含有量(B)のモル比(B/A)が、1より大きく、10以下の範囲にあり、且つ、該共重合体100重量部に対して残存する単量体の合計が0.5重量部以下である共重合体:99〜1重量部と、
AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂:1〜99重量部、
とからなる透明樹脂組成物である。
さらに好ましい透明樹脂組成物は、A成分である共重合体が、さらに、下記式(5)で表される芳香族基を有するメタクリレート単量体由来の繰り返し単位:0.1〜5重量%を含有する共重合体である透明樹脂組成物である。
A成分の共重合体において、式(1)で表される繰り返し単位は、メタクリル酸、及びメタクリル酸エステル単量体から誘導される。使用されるメタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル;などが挙げられる。メタクリル酸、及びメタクリル酸エステルは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
これらメタクリル酸エステルのうち、アルキル基の炭素数が1〜7であるメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、得られた共重合体の耐熱性や透明性が優れることから、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
式(2)で表される繰り返し単位は、芳香族ビニル単量体から誘導される。使用される単量体としては、例えば、スチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2−メチル−4−クロロスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、α―メチルスチレン、cis−β−メチルスチレン、trans−β−メチルスチレン、4−メチル−α−メチルスチレン、4−フルオロ−α−メチルスチレン、4−クロロ−α−メチルスチレン、4−ブロモ−α−メチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、2−フルオロスチレン、3−フルオロスチレン、4−フルオロスチレン、2,4−ジフルオロスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2−ブロモスチレン、3−ブロモスチレン、4−ブロモスチレン、2,4−ジブロモスチレン、α−ブロモスチレン、β−ブロモスチレン、2−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシスチレンなどが挙げられる。これらの芳香族ビニル単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
これらの単量体のうち、共重合が容易なことから、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。
式(3)で表される環状酸無水物繰り返し単位は、無置換及び/又は置換無水マレイン酸から誘導される。使用される単量体としては、例えば、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、ジメチル無水マレイン酸、ジクロロ無水マレイン酸、ブロモ無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸、フェニル無水マレイン酸、ジフェニル無水マレイン酸などが挙げられる。これらの単量体のうち、共重合が容易なことから、無水マレイン酸が好ましい。
また、式(4)で表される環状酸無水物繰り返し単位は、後述する繰り返し単位間での縮合環化反応により誘導され、例えば、無水グルタル酸などが挙げられる。
ここで、加水分解率(モル%)は、{1−(加水分解後の環状酸無水物量(モル))/加水分解前の環状酸無水物量(モル)}×100で求められる。
式(5)で表される繰り返し単位は、芳香族基を有するメタクリレート単量体から誘導される。使用される単量体としては、例えば、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸1−フェニルエチルなどが挙げられる。これらの単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの単量体のうち、メタクリル酸ベンジルが特に好ましい。
式(5)で示される繰り返し単位の含有割合は、本発明の効果である光学的特性(特に、低光弾性係数)を発現させる上で、0.1〜5質量%、好ましくは0.1〜4質量%、より好ましくは0.1〜3質量%である。
本発明のA成分である共重合体のGPC測定法によるPMMA換算の重量平均分子量(Mw)は、10,000〜400,000、好ましくは40,000〜300,000、より好ましくは70,000〜200,000であり、その分子量分布(Mw/Mn)は1.8〜3.0、好ましくは1.8〜2.7、より好ましくは1.8〜2.5の範囲である。
本発明のA成分である共重合体の製造法は公知の懸濁重合、溶液重合、塊状重合等の重合方法を適用して製造でき、特に限定されない。例えば、特公昭63−1964号公報、特開昭60−147417号公報、特許第387964号等に記載されている方法等を用いることができる。アクリル系共重合体は、分子量、組成等がことなる2種以上のものを同時に用いることができる。
本発明で用いられるB成分とは、AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂である。これらの樹脂は、単独で用いても2種以上を併用して用いてもよい。
ここでAS系樹脂とは、スチレンとアクリロニトリルからなる共重合体であり、具体的には、スチレン:72〜90重量%とアクリロニトリル:10〜28重量%からなる透明樹脂である。この樹脂の製造方法としては公知のいかなる方法も採用できるが、例えば、次のような懸濁重合法が用いられる。即ち、スチレンとアクリロニトリルとを80対20の重量比で秤量し、これにラウロイルパーオキサイド等の重合開始剤0.2重量%と、分子量調節剤としてt−ドデシルメルカプタン0.2重量%を混合して重合液となし、これをリン酸カルシウム系の分散液を含む水溶液が張り込まれた、攪拌機つきの重合槽に移して70〜75℃で6時間、さらに80℃で2〜3時間重合させてビーズ状懸濁重合体を得る。この方法により、ほぼ仕込み組成と同じ重合体組成のAS樹脂を得ることができる。
このAS樹脂中のスチレンが72重量%未満であると、本発明の共重合体との相溶性が悪いために透明性が悪くなる。又、スチレンが90重量%を超えるとAS樹脂の耐熱性や耐薬品性が悪くなるために好ましくない。
AS樹脂の分子量については、特に制限はなく、数平均分子量が、20,000〜150,000のものが好ましい。20,000以下ではAS樹脂自身が脆く実用的ではなく、又、150,000を超えると溶融流動性に乏しいという問題がある。
本発明でいうPA系樹脂とは、ポリマー主鎖にアミド結合{−NH−C(=0)−}を有する樹脂であって、加熱溶融出来る物であれば、いずれも使用可能である。 一般にポリアミド樹脂は、ジアミンとジカルボン酸との脱水縮合反応、アミノカルボン酸の脱水縮合反応、ラクタムの開環重合などによって合成される。
ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、1,13−トリデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。
ジアミンとジカルボン酸との脱水縮合反応で得られるポリアミド樹脂の例としては、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸との重縮合物(ナイロン6T)、トリメチルヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸との重縮合物、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸との重縮合物(ナイロン6I)等が挙げられる。
ラクタムの例としては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどが挙げられる。
アミノカルボン酸の脱水縮合反応、またはラクタムの開環重合によって得られるポリアミド樹脂の例としては、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12等が挙げられる。
また、ポリアミド樹脂には、これらポリアミド樹脂のあらゆる組み合わせの自由なモノマー比の共重合体が含まれる。共重合体の具体例としては、ナイロン6とナイロン66の共重合体、ナイロン6とナイロン6Tの共重合体、ナイロン6とナイロン6Iの共重合体、ナイロン6とナイロン6Tとナイロン6Iの共重合体、ナイロン66とナイロン6Tの共重合体、ナイロン66とナイロン6Iの共重合体、ナイロン66とナイロン6Tとナイロン6Iの共重合体等が挙げられる。
これらポリアミド樹脂のなかで、ナイロン6が比較的低温で溶融混練が可能で、熱時劣化も小さいため好ましく用いられる。
本発明において、B成分としてのPA系樹脂の使用量は、A成分である共重合体100重量部に対して1〜99重量部である。得られる透明樹脂組成物の外観(色調)の観点から、より好ましくは1〜50重量部、さらに好ましくは1〜30重量部である。
本発明において、B成分としてのPO系樹脂の使用量は、A成分である共重合体100重量部に対して2〜40重量部であることが好ましい。2重量部未満では、成形加工時の熱安定性が改良されず、40重量部を超えると耐熱性が不足してしまう。
本発明の透明樹脂組成物はA成分である共重合体と、B成分として、AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂とを通常法で溶融混合した樹脂組成物である。溶融混練法によりブレンドを行う場合、混練温度は両樹脂のブレンド比率や共重合体の共重合組成により異なるが、200〜280℃で行われ、好ましくは200〜270℃、さらに好ましくは200〜260℃で行われる。より低温で溶融混練できるほど、熱時分解や着色の程度を抑えることができる。
添加剤の含有割合は、好ましくは0〜5質量%、より好ましくは0〜2質量%、さらに好ましくは0〜1質量%である。
本発明の成形体は、上記、透明樹脂組成物から全部または部分的に熱可塑的加工、例えば、射出成形または押出、同時押出、積層または塗布によって製造することができる。好ましくは、射出成形することにより得られる。射出成形法については特に限定されず公知のものが使用でき、射出成形温度は200〜280℃の範囲である。
射出成形された成形体は、例えば、車両用ランプレンズ、メーターパネル、バイザー、照明カバーなどに好適である。また、例えば、家庭用器具、コミュニケーション用器具、ホビー用器具またはスポーツ用器具の部材、車体部材または自動車産業、船舶産業または航空機産業における車体部材の一部分、などに用いることができる。
家庭用器具としては、例えば、筆記具の軸、印鑑、定規、仕切り板、照明器具カバー、ブラインドまたは飾り縁などが挙げられ。
コミュニケーション用器具としては、例えば、携帯電話の窓、電話機のボタン、家電・OA機器の表示窓などが挙げられる。
自動車の車体部材または車体部材の一部分としては、例えば、照明器具カバー、インストルメントカバー、タコメーターカバー、ブラインド、飾り縁、スポイラ、屋根モジュールまたは外側ミラーケーシングなどが挙げられる。
実施例に使用される部はすべて重量部であり、%はすべて重量%である。
以下の実施例において物性測定は以下の方法で行った。
本願発明に用いられる各測定値の測定方法は次のとおりである。
(a)共重合体の解析
(1)繰り返し単位
1H−NMR測定より、(i)メタクリレート単量体由来の繰り返し単位、(ii)ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位、(iii)芳香族基を有するメタクリレート単量体由来の繰り返し単位、及び(iv)酸無水物繰り返し単位を同定し、その存在量を算出した。
測定機器:ブルーカー株式会社製 DPX−400
測定溶媒:CDCl3、又はd6−DMSO
測定温度:40℃
ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(パーキンエルマージャパン(株)製 Diamond DSC)を用いて、窒素ガス雰囲気下、α−アルミナをリファレンスとし、JIS−K−7121に準拠して、試料約10mgを常温から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温して得られたDSC曲線から中点法で算出した。
(3)分子量
重量平均分子量、及び数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー(株)製 HLC−8220)を用いて、溶媒はテトラヒドロフラン、設定温度40℃で、市販標準PMMA換算により求めた。
(1)透明性の評価:光線透過率
JIS規格K7361−1に準拠
(2)耐熱性の評価:熱変形温度(HDT)
ASTM規格D648に準拠
(3)流動性の評価:メルトマスフローレイト(MFR)
JIS規格K7210に準拠、試験条件N
(4)機械特性の評価:
ASTM規格D638に準拠、試験片厚さ1/8インチ
[A成分:共重合体の製造]
メタクリル酸メチル/スチレン/無水マレイン酸
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素ガス導入ノズル、原料溶液導入ノズル、開始剤溶液導入ノズル、及び重合溶液排出ノズルとを備えたジャケット付ガラス反応器(容量1L)を用いた。重合反応器の圧力は、微加圧、反応温度は100℃に制御した。
メタクリル酸メチル(MMA)518g、スチレン(St)48g、無水マレイン酸(MAH)384g、メチルイソブチルケトン240g、n−オクチルメルカプタン1.2gを混合した後、窒素ガスで置換して原料溶液を調製した。2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)を0.364gをメチルイソブチルケトン12.96gに溶解した後、窒素ガスで置換して開始剤溶液を調整した。
原料溶液はポンプを用いて6.98ml/minで原料溶液導入ノズルから導入した。また、開始剤溶液はポンプを用いて0.08ml/minで開始剤溶液導入ノズルから導入した。30分後、重合溶液排出ノズルから抜き出しポンプを用いて425ml/hrの一定流量でポリマー溶液を排出した。
組成:MMA/St/MAH=61/11/27wt%
分子量:Mw=19.5×104;Mw/Mn=2.23
Tg:141℃
メタクリル酸メチル/スチレン/無水マレイン酸/メタクリル酸ベンジル
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素ガス導入ノズル、原料溶液導入ノズル、開始剤溶液導入ノズル、及び重合溶液排出ノズルとを備えたジャケット付ガラス反応器(容量1L)を用いた。重合反応器の圧力は、微加圧、反応温度は100℃に制御した。
メタクリル酸メチル(MMA)518g、スチレン(St)48g、メタクリル酸ベンジル(BzMA)9.6g、無水マレイン酸(MAH)384g、メチルイソブチルケトン240g、n−オクチルメルカプタン1.2gを混合した後、窒素ガスで置換して原料溶液を調製した。2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)を0.364gをメチルイソブチルケトン12.96gに溶解した後、窒素ガスで置換して開始剤溶液を調整した。
原料溶液はポンプを用いて6.98ml/minで原料溶液導入ノズルから導入した。また、開始剤溶液はポンプを用いて0.08ml/minで開始剤溶液導入ノズルから導入した。30分後、重合溶液排出ノズルから抜き出しポンプを用いて425ml/hrの一定流量でポリマー溶液を排出した。
組成:MMA/St/BzMA/MAH=61/12/1/27wt%
分子量:Mw=18.8×104;Mw/Mn=2.08
Tg:142℃
合成例2において、メタクリル酸メチル499g、スチレン42g、メタクリル酸ベンジル48g、無水マレイン酸371gに変更した以外は、合成例2と同様の操作を行って共重合体を得た。
組成:MMA/St/BzMA/MAH=60/11/5/24wt%
分子量:Mw=20.2×104;Mw/Mn=2.36
Tg:138℃
メタクリル酸メチル/スチレン/メタクリル酸/無水グルタル酸
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素ガス導入ノズル、原料溶液導入ノズル、開始剤溶液導入ノズル、及び重合溶液排出ノズルとを備えたジャケット付ガラス反応器(容量1L)を用いた。重合反応器の圧力は、微加圧、反応温度は100℃に制御した。
メタクリル酸メチル900g、スチレン36g、メタクリル酸ベンジル48g、メタクリル酸(MAA)216g、メチルイソブチルケトン240g、n−オクチルメルカプタン1.2gを混合した後、窒素ガスで置換して原料溶液を調製した。2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)を0.364gをメチルイソブチルケトン12.96gに溶解した後、窒素ガスで置換して開始剤溶液を調整した。
原料溶液はポンプを用いて6.98ml/minで原料溶液導入ノズルから導入した。また、開始剤溶液はポンプを用いて0.08ml/minで開始剤溶液導入ノズルから導入した。30分後、重合溶液排出ノズルから抜き出しポンプを用いて425ml/hrの一定流量でポリマー溶液を排出した。
組成:MMA/St/BzMA/MAA/無水グルタル酸
=70/5/4/4/21wt%
分子量:Mw=11.4×104;Mw/Mn=2.40
Tg:128℃
合成例1において、メタクリル酸ベンジルを用いることなく、メタクリル酸メチル768g、スチレン144g、無水マレイン酸48gに変更した以外は、合成例1と同様の操作を行って共重合体を得た。
組成:MMA/St/MAH=76/17/7wt%
分子量:Mw=13.4×104;Mw/Mn=2.01
Tg:128℃
これらの重合結果を表1に示す。比較合成例に対し、本発明の合成例は、いずれも耐熱性が同等か優れることが判る。
[実施例1〜4、比較例1〜3]
A成分として実施例1〜4の共重合体を用いて、B成分として下記購入樹脂とヘンシェルミキサーで混練し、ベント付2軸押出機へ供給して温度240〜260℃ベント真空圧力700〜750mmHgで造粒した、このペレットを名機製作所製M−70で射出成形し成形温度260℃で200*200*3mmの平板成形品を得た。
(B−1)旭化成ケミカルズ(株)製AS樹脂:
スタイラックAS789
(B−2)UBE(株)製ナイロン6:
UBE1013B
(B−3)住友化学(製)エチレン−グリシジルメタクリレート重合体:
ボンドファスト2C
評価結果を表2に示す。
本発明の透明樹脂組成物は、透明性を維持しており、耐熱性と機械特性、又は流動性と機械特性がA成分である共重合体と比較して優れることが判る。
Claims (6)
- A成分として、下記式(1)で表されるメタクリレート単量体由来の繰り返し単位:10〜70重量%、下記式(2)で表されるビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位:5〜40重量%、及び下記式(3)又は下記式(4)で表される環状酸無水物繰り返し単位:20〜50重量%を含有する共重合体であって、ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位の含有量(A)と環状酸無水物繰り返し単位の含有量(B)のモル比(B/A)が、1より大きく、10以下の範囲にあり、且つ、該共重合体100重量部に対して残存する単量体の合計が0.5重量部以下である共重合体:99〜1重量部と、
B成分として、AS系樹脂、PA系樹脂、及びPO系樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂:1〜99重量部
とからなる透明樹脂組成物。
- A成分の共重合体が、GPC測定法による重量平均分子量で10,000〜400,000、分子量分布で1.8〜3.0の範囲にあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の透明樹脂組成物。
- A成分の共重合体が、メタクリレート単量体由来の繰り返し単位がメタクリル酸メチル、ビニル芳香族単量体由来の繰り返し単位がスチレン、環状酸無水物繰り返し単位が無水マレイン酸、芳香族基を有するメタクリレート単量体由来の繰り返し単位がメタクリル酸ベンジルからそれぞれ誘導される共重合体よりなることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の透明樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明樹脂組成物からなる成形体。
- 成形体が車両用ランプレンズ、メーターパネル、バイザー及び照明カバーから選ばれるいずれか1つである請求項5記載の成形体。
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